[发明专利]一种电流变液及其制备方法

说明书

一种电流变液，包括包覆氧化钛的沸石‑铁氧化物微粒，添加剂和基础油；所述包覆氧化钛的沸石‑铁氧化物微粒在电流变液中的含量为0.5‑2wt％；添加剂在电流变液中的含量为0.5‑5wt％。其中包覆氧化钛的沸石‑铁氧化物微粒的粒径为1‑100μm。该电流变液具有良好的悬浮稳定性和电流变性能，在电场强度为5kv/mm时动态屈服应力能达到120kPa。

技术领域

本发明属于电流变液领域，具体而言涉及一种纳米氧化钛电流变液及其制备方法。

背景技术

电流变液(ERF)是一种智能软材料，它通常是由可极化的微纳米尺寸的介电分散相分散在绝缘油中形成的一种智能流体。对其施加电场后，电流变液体系的微观结构和流变性能会发生明显的变化。施加外加电场后，自由分散在基液中的介电颗粒将形成较细的链状结构。随着电场强度的增加，链状结构相互吸引，逐渐形成更粗更坚固的柱状结构，此时电流变液的黏度显著增大，流动性逐渐变小，剪切屈服强度逐渐增大，体系由液态变为固态。电流变液这两种状态的变化是可逆的变化，随着外加电场的撤离，电流变液能够快速恢复为初始状态。电流变液具有毫秒级的响应速率，耗散的能量(相变所需能量)也较低。电流变液的这一优异特性使其在制动系统、机械控制、阻尼系统、显示技术、液体阀门、人工肌肉、机器人等领域存在很大的应用价值。兙俥

电流变液在国外的研究工作开展的比较早，而我国是在上一世纪80年代末期开始对电流变液进行研究。电流变液主要经历了两个研究阶段：一是传统电流变液研究阶段，二是巨电流变液研究阶段。巨电流变液的出现将电流变液的剪切屈服强度提高了一个数量级，使得电流变液的性能有了很大的提高。传统电流变液根据介电理论的预测的最大剪切强度为10kPa左右，而近几年发现的巨电流变液在电场强度为5kv/mm时最大能达到250kPa左右。兙俥

影响电流变液结构和流变学性能的因素很多，由于电流变液一般包括悬浮颗粒、基液和添加剂，这三种组分都可能对电流变液的性能造成影响。从力学角度考虑，颗粒间的作用力如静电吸引力、流体动力、布朗力、短程排斥力、胶体相互作用、水桥粘附力以及其他作用力，这些力的互相竞争最终影响了电流变液的结构和性能，而这些力都是由不同电流变材料本身的性质和外场因素对电流变液性能的影响造成的。基液的密度、粘度、电学性质和其他物化性质对电流变液性也有重要影响。添加剂在电流变液中用量很少，但它对电流变液的某些性能能够起到有效的改善作用。添加剂一般分为两种：电流变效应激活剂以及颗粒悬浮稳定剂。

CN104774675A公开了一种改进的巨电流变液及其制备方法。所述GER液包含：由尿素包被的金属盐纳米复合物；极性分子添加剂；和高润湿性绝缘液；其中所述金属盐纳米复合物悬浮于所述高润湿性绝缘液中。通过添加极性分子添加剂，在电场下GER液的屈服应力提高了超过50％，而电流密度降低至小于原始GER的四分之一。可逆响应时间仍然保持相同，而沉降稳定性得到明显提高。

CN102719295A公开了一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法，以非球形金属氧化物为核，包覆上氧化钛极性分子层，金属氧化物与氧化钛产生协同作用，提高复合物材料的电流变性能；

CN101659895A公开了一种在常规制备SBA－15材料体系的基础上加氟化铵及以癸烷或十二烷作溶剂制得椭圆SBA－15功能材料，使该材料孔道方向沿短轴，且在其中添加铁电材料，在电场下该种颗粒能被铁电材料所带动，转向而形成短轴相连的结构，颗粒间有效接触面积较大，其中可容纳的有效极性分子数量也增多，从而提高电流变效应。

发明内容

本发明公开了一种以包覆氧化钛的沸石-铁氧化物微粒为分散相的电流变液，其中包覆氧化钛的沸石-铁氧化物微粒的粒径为1-100μm。该电流变液具有良好的悬浮稳定性和电流变性能，在电场强度为5kv/mm时动态屈服应力能达到120kPa。

一种电流变液，包括包覆氧化钛的沸石-铁氧化物微粒，添加剂和基础油；所述包覆氧化钛的沸石-铁氧化物微粒在电流变液中的含量为0.5-2wt％；添加剂在电流变液中的含量为0.5-5wt％。